📌Laboratoire de la chaîne IA｜Première édition

Beaucoup de gens regardent chaque jour l'IA, NVIDIA, TSMC, et connaissent des termes comme CPU, GPU, HBM, mais peu sont capables d'expliquer clairement leurs relations.
Sans comprendre la chaîne de l'industrie des semi-conducteurs, il est impossible de gagner de l'argent avec l'IA.
Certains ne comprennent toujours pas pourquoi certaines entreprises de semi-conducteurs font de la conception, d'autres de la fabrication, et d'autres encore uniquement de l'assemblage.
Aujourd'hui, je vais clarifier ces questions en 5 minutes, en les reliant par un fil conducteur :
Comment un grain de sable devient-il une puce ?
En comprenant ce fil conducteur, vous pourrez non seulement comprendre l'industrie des semi-conducteurs, mais aussi savoir d'où vient la valeur d'une entreprise.
🔔① Quelle est la relation exacte entre semi-conducteurs, puces et CPU ?
(Image correspondante 01)
Beaucoup de gens font une première erreur en abordant les semi-conducteurs : confondre ces trois termes.
En réalité, ils sont dans une relation d'inclusion.
Les semi-conducteurs désignent l'ensemble de l'industrie.
Cela inclut tous les maillons : matériaux, équipements, conception, fabrication, assemblage et test.
Une puce est un produit fabriqué à partir de matériaux semi-conducteurs, essentiellement un circuit intégré qui intègre un grand nombre de transistors.
Et le CPU n'est qu'une catégorie parmi les puces.
Outre le CPU, il y a le GPU, la mémoire, les puces analogiques, les puces RF, les puces d'accélération IA...
Alors retenez une phrase :
Les semi-conducteurs sont l'industrie, les puces sont les produits, et le CPU n'est qu'un type de puce.
Beaucoup de gens, en étudiant les actions des semi-conducteurs, aiment discuter directement d'une entreprise particulière.
Mais en réalité, avant de discuter d'une entreprise, il est plus important d'établir d'abord cette carte de la chaîne industrielle.
Sinon, c'est comme analyser une entreprise automobile sans connaître les pièces d'une voiture, on risque facilement de perdre le fil.
🔔② Pourquoi appelle-t-on cela "semi-conducteur" ?
(Image correspondante 02)
Les matériaux dans le monde peuvent être grossièrement divisés en trois catégories.
La première est appelée conducteur. Par exemple, le cuivre, l'argent, l'aluminium. Le courant électrique peut les traverser presque librement.
La deuxième est l'isolant. Comme le plastique, le caoutchouc, le verre, qui ne conduisent presque pas l'électricité.
Le semi-conducteur, quant à lui, se situe entre les deux.
Sa caractéristique principale n'est pas de "conduire un peu d'électricité", mais de pouvoir contrôler artificiellement s'il conduit ou non.
Le matériau le plus utilisé dans les puces modernes est le silicium (Silicon).
Le silicium n'est pas en soi un très bon conducteur, mais après dopage avec des éléments comme le bore ou le phosphore, sa conductivité peut être contrôlée avec précision.
Le transistor a été inventé en exploitant cette propriété.
On peut dire que sans le silicium, il n'y aurait pas d'ordinateur moderne. C'est pourquoi l'ensemble de l'industrie s'appelle l'industrie des semi-conducteurs.
🔔③ Comment un grain de sable devient-il une puce ?
(Image correspondante 03)
Le point de départ d'une puce est en fait le sable de quartz le plus ordinaire, qui, après purification à haute température, donne du silicium polycristallin de haute pureté.
Mais à ce stade, on ne peut pas encore fabriquer de puce.
Parce que les cristaux à l'intérieur du silicium polycristallin sont disposés de manière désordonnée, et les électrons sont facilement perturbés lorsqu'ils s'y déplacent.
Les ingénieurs utilisent alors un procédé appelé méthode Czochralski pour tirer lentement le silicium polycristallin en un lingot de silicium monocristallin. Ce n'est qu'ainsi que les électrons peuvent se déplacer de manière stable selon le chemin prévu.
Ensuite, ce lingot de silicium est découpé en fines tranches de moins d'un millimètre d'épaisseur.
C'est le matériau de base le plus important de toute l'industrie des semi-conducteurs : le wafer. Beaucoup de gens pensent à tort que le wafer est la puce.
En réalité, non. Le wafer est plutôt comme une feuille de papier vierge.
Tous les circuits sont d'abord dessinés sur cette feuille de papier.
Puis, à la fin, elle est découpée en puces individuelles.
Ainsi, lorsque vous verrez une entreprise mentionner "tranche de silicium" ou "wafer" dans son activité, elle ne vend pas encore des puces, mais la matière première la plus basique pour fabriquer des puces.
🔔④ Comment une puce est-elle "gravée" ?
(Image correspondante 04)
Avoir un wafer ne suffit pas. Ce qui détermine vraiment les performances d'une puce, ce sont les étapes de fabrication suivantes.
Beaucoup de gens pensent que les puces sont "produites".
En réalité, plus précisément, elles sont sculptées couche par couche.
Tout d'abord, l'entreprise de conception de puces termine la conception du circuit. Ensuite, l'usine de fabrication applique uniformément une résine photosensible sur la surface du wafer. Puis, à l'aide d'une machine de lithographie, le schéma du circuit conçu est "exposé" sur la surface du wafer.
Les zones à conserver et celles à enlever sont déjà déterminées à l'avance.
Ensuite, à l'aide d'un équipement de gravure, les parties inutiles sont "corrodées" petit à petit.
Puis, par des procédés comme le dépôt, l'implantation ionique, le polissage CMP, de nouveaux matériaux sont empilés couche par couche.
Ensuite, on recommence : lithographie, gravure, dépôt...
Les puces avancées doivent répéter ce processus des centaines de fois.
Finalement, des dizaines de milliards de transistors sont construits sur un morceau de silicium de la taille d'un ongle.
Voilà le véritable processus de naissance d'une puce.
À ce stade, un wafer a terminé les étapes de fabrication les plus complexes.
Mais il ne peut toujours pas être utilisé directement.
Pourquoi ?
Parce que ce n'est encore qu'une "puce nue".
🔔⑤ Pourquoi une fois la puce fabriquée, elle ne peut pas être vendue directement ?
(Image correspondante 05)
Après des milliers d'étapes comme la lithographie, la gravure, le dépôt, un wafer est enfin terminé. Mais à ce moment-là, il ne peut toujours pas être installé dans un ordinateur ou un téléphone.
La raison est simple.
Parce qu'il est trop fragile.
Une véritable puce ne fait que quelques millimètres carrés à quelques dizaines de millimètres carrés.
Une fois découpée, ce n'est qu'un morceau de silicium nu.
Sans couche de protection, sans broches, et incapable de se connecter à la carte mère.
Il faut donc passer par deux dernières étapes :
l'assemblage (Package) et le test (Test).
L'assemblage ne consiste pas seulement à "emballer".
Il remplit trois fonctions importantes :
Premièrement, protéger la puce.
Deuxièmement, aider à dissiper la chaleur.
Troisièmement, connecter la puce aux circuits externes.
Enfin, après les tests, on confirme que les performances, la consommation d'énergie et la stabilité répondent à toutes les exigences.
Ce n'est qu'à ce moment-là qu'une puce réellement commercialisable est née.
Beaucoup de gens pensent que l'assemblage n'est que la dernière étape.
En réalité, à l'ère de l'IA, l'assemblage avancé est devenu l'une des technologies les plus importantes de toute la chaîne industrielle.
Pourquoi ?
Parce que les GPU deviennent de plus en plus gros, les HBM de plus en plus nombreux, et les Chiplet de plus en plus complexes.
L'assemblage ne détermine plus seulement si la puce peut être utilisée, mais aussi la limite supérieure de ses performances.
C'est pourquoi, ces dernières années, l'assemblage avancé est devenu l'une des orientations les plus en vogue de toute l'industrie.
🔔⑥ Pourquoi la division du travail dans les entreprises de semi-conducteurs devient-elle de plus en plus fine ?
(Image correspondante 06)
Si vous observez l'industrie des semi-conducteurs, vous remarquerez un phénomène très intéressant. Presque aucune entreprise n'est capable de tout faire.
Pourquoi ?
La réponse tient en deux mots :
Trop cher.
Construire une usine de wafers avancée nécessite souvent des investissements de plusieurs dizaines de milliards de dollars, et développer un processus de fabrication avancé prend plusieurs années.
Ajoutez à cela les équipements, les matériaux, les procédés, chaque maillon nécessite une accumulation à long terme.
Ainsi, toute l'industrie a progressivement formé une division spécialisée du travail, chaque entreprise concentrant ses ressources sur le domaine où elle excelle le plus.
C'est la raison de la formation de la chaîne industrielle actuelle des semi-conducteurs.
🔔⑦ Pourquoi l'IA met-elle en avant toute la chaîne industrielle ?
(Image correspondante 08)
Beaucoup de gens pensent : le marché de l'IA, c'est le marché de NVIDIA.
En réalité, ce n'est qu'un maillon de la chaîne industrielle.
Un serveur d'IA ne contient pas seulement un GPU.
Il nécessite aussi :
Un CPU pour l'ordonnancement.
Un HBM pour le stockage à haute vitesse.
Un PCB pour les connexions.
Un commutateur haute vitesse pour les communications.
Un module optique pour les transmissions.
Un assemblage avancé pour intégrer le tout.
Si un seul maillon fait défaut, l'ensemble du serveur d'IA ne peut pas fonctionner correctement.
Ainsi, chaque dollar d'investissement supplémentaire dans l'IA ne profite pas seulement aux fabricants de GPU, mais à toute la chaîne industrielle des semi-conducteurs.
C'est pourquoi, ces dernières années, nous n'avons pas seulement vu NVIDIA monter.
TSMC, Broadcom, Micron, SK Hynix, Samsung Electronics, Applied Materials, ASML, etc., en ont également profité de manière continue.
🔔⑧ Pour étudier une entreprise de semi-conducteurs, commencez par répondre à une question.
(Image correspondante 09)
Lorsque nous voyons une entreprise de semi-conducteurs, ne nous précipitons pas sur le PE ou le cours de l'action.
Posons-nous d'abord une question :
Où se situe-t-elle dans la chaîne industrielle ?
Parce que sa position dans la chaîne industrielle détermine comment elle gagne de l'argent.
Les entreprises de matériaux gagnent de l'argent sur les consommables.
Les entreprises d'équipements gagnent de l'argent en vendant des machines.
Les entreprises de conception gagnent de l'argent sur la propriété intellectuelle.
Les usines de wafers gagnent de l'argent sur la capacité de fabrication.
Les usines d'assemblage gagnent de l'argent sur les procédés avancés.
Différentes positions impliquent des modèles commerciaux complètement différents.
Comprendre cela permet de clarifier la logique de valorisation de nombreuses entreprises.
En guise de conclusion
Beaucoup de gens, en étudiant l'IA, ne regardent qu'une seule entreprise.
Mais ce qui a vraiment propulsé la révolution de l'IA, ce n'est jamais une seule entreprise.
C'est une chaîne industrielle complète qui traverse les matériaux, les équipements, la conception, la fabrication, l'assemblage, les serveurs et le cloud computing.
Comprendre cette chaîne industrielle, ce n'est plus seulement voir le cours de l'action, mais la logique sous-jacente des flux de capitaux à l'ère de l'IA.
Dans le prochain article, nous continuerons à décortiquer un sujet source de confusion fréquente :
Quelle est la différence entre CPU, GPU, NPU, FPGA, ASIC ?
Pourquoi l'entraînement de l'IA est-il presque impossible sans GPU ?
Pourquoi les puces d'inférence commencent-elles à fleurir ?
Où se situe la véritable compétition entre les puces IA ?